JP3468459B2 - 永久磁石形同期電動機の制御装置 - Google Patents
永久磁石形同期電動機の制御装置Info
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Description
動機の制御装置において、永久磁石形同期電動機の電気
的定数であるインダクタンスを計測する技術に関するも
のである。
は、電動機の永久磁石と平行な方向であるd軸の成分と
垂直な方向であるq軸の二成分があり、従来は、それぞ
れの軸に正弦波の交流電圧を印加し、各軸電流の基本波
成分の大きさと電圧との位相差を測定することによりイ
ンダクタンスを求めていた。
気飽和により電流の大きさで変化する特性が有るため、
永久磁石形同期電動機のトルクを高精度に制御するため
には、各電流におけるインダクタンスの値を正確に把握
する必要がある。
電流を用いているため、平均的なインダクタンスでしか
なく、また測定電流に直流成分を加えることにより、そ
の直流電流におけるインダクタンスは計測することが可
能であるが、その直流電流がq軸に流れるとトルクが発
生して電動機が回転し、正確な計測ができなくなる問題
点があった。
めに本発明では、永久磁石形同期電動機の制御装置にお
いて、前記電動機に通常運転電圧を印加する通常運転電
圧印加手段と、前記電動機の永久磁石と平行な方向に交
流電圧を印加するd軸電圧印加手段と、前記電動機の永
久磁石と垂直な方向に交流電圧を印加するq軸電圧印加
手段と、前記各手段出力を切り替えるスイッチを有し、
前記電動機の永久磁石と平行な電流成分であるd軸電流
を検出するd軸電流検出手段と、前記d軸電圧印加手段
で印加された交流電圧を時間積分して磁束を演算するd
軸磁束演算手段を有し、このd軸磁束演算手段出力と前
記d軸電流検出手段出力とを入力とし、横軸をd軸電
流、縦軸を磁束として描かれるヒステリシス曲線内の中
間を通る平均曲線を求め、この平均曲線の縦軸にオフセ
ットを加えて原点を通る第2平均曲線を求め、各d軸電
流に対するこの第2平均曲線上の点と原点とを結ぶ直線
の傾きを各d軸電流におけるd軸インダクタンスとする
d軸インダクタンス計算手段と、このd軸インダクタン
ス計算手段出力に応じてd軸インダクタンスを記憶する
Ld記憶手段と、前記電動機の永久磁石と垂直な電流成
分であるq軸電流を検出するq軸電流検出手段と、前記
q軸電圧印加手段で印加された交流電圧を時間積分して
磁束を演算するq軸磁束演算手段を有し、このq軸磁束
演算手段出力と前記q軸電流検出手段出力とを入力と
し、横軸をq軸電流、縦軸を磁束として描かれるヒステ
リシス曲線内の中間を通る平均曲線を求め、この平均曲
線の縦軸にオフセットを加えて原点を通る第2平均曲線
を求め、各q軸電流に対するこの第2平均曲線上の点と
原点とを結ぶ直線の傾きを各q軸電流におけるq軸イン
ダクタンスとするq軸インダクタンス計算手段と、この
q軸インダクタンス計算手段出力に応じてq軸インダク
タンス値を記憶するLq記憶手段を有し、かつ、このL
q記憶手段出力及び前記Ld記憶手段出力とを前記通常
運転電圧印加手段へ接続する。
流と前記d軸磁束演算手段出力の磁束とを入力とし、横
軸をこのd軸電流、縦軸を磁束として描かれるヒステリ
シス曲線内の中間を通る平均曲線を求め、この平均曲線
の縦軸にオフセットを加えて原点を通る第2平均曲線を
求め、各d軸電流におけるこの第2平均曲線の接線の傾
きを各d軸電流におけるd軸インダクタンスとする第2
d軸インダクタンス計算手段を設ける。
流と前記q軸磁束演算手段出力の磁束とを入力とし、横
軸をこのq軸電流、縦軸を磁束として描かれるヒステリ
シス曲線内の中間を通る平均曲線を求め、この平均曲線
の縦軸にオフセットを加えて原点を通る第2平均曲線を
求め、各q軸電流におけるこの第2平均曲線の接線の傾
きを各q軸電流におけるq軸インダクタンスとする第2
q軸インダクタンス計算手段を設ける。
常運転時、スイッチ4は、通常運転電圧印加手段3出力
の電圧を選択して永久磁石形同期電動機1に出力電圧を
印加する。また、通常運転電圧印加手段3は永久磁石形
同期電動機1の永久磁石方向と平行な方向のインダクタ
ンスLdと垂直な方向のインダクタンスLqとを、それ
ぞれLd記憶手段13とLq記憶手段14から入力して
永久磁石形同期電動機1の出力トルクが所定の値になる
ような電圧を出力する。Ld記憶手段13及びLq記憶
手段14は、それぞれ永久磁石形同期電動機1の永久磁
石方向と平行な方向の電流idと垂直な方向の電流iq
の値に応じたインダクタンスLdとLqを出力する。
1のインダクタンス値Ldが記憶されていない場合は、
これを記憶する必要があり、その時には、スイッチ4は
d軸電圧印加手段7出力の電圧を選択して永久磁石形同
期電動機1にこの電圧を印加する。d軸電圧印加手段7
は、永久磁石形同期電動機1の永久磁石と平行な方向に
交流電圧を印加する。d軸磁束演算手段9は、d軸電圧
印加手段7出力の電圧を時間積分して磁束ψdを演算す
る。d軸電流検出手段5は、永久磁石形同期電動機1の
永久磁石と平行な電流成分であるd軸電流idを検出す
る。d軸インダクタンス計算手段11は、d軸磁束演算
手段9出力のψdを縦軸にとり、d軸電流検出手段5出
力のidを横軸にとって、図2に示されるようなヒステ
リシス曲線を描く。図2に示されるように、このヒステ
リシス曲線内の中間を通る平均曲線を求め、この平均曲
線の縦軸にオフセットを加えて原点を通る第2平均曲線
を求める。そしてd軸インダクタンス計算手段11は、
各d軸電流idに対するこの第2平均曲線の上の点と原
点とを結ぶ直線の傾きを、そのd軸電流idにおけるd
軸インダクタンスとして出力する。例えば図2におい
て、idがid1の場合、そのときの第2平均曲線上の
点Pと原点Oとを結ぶ直線POの傾きLd1を、d軸電
流がid1の時のd軸インダクタンスとして出力する。
算手段とした場合には、d軸インダクタンス計算手段の
場合と同様にして第2平均曲線を求めて、各d軸電流i
dに対するこの第2平均曲線の上の点と接する直線の傾
きを、そのd軸電流idにおけるd軸インダクタンスと
して出力する。例えば図2においてidがid1の場
合、そのときの第2平均曲線上の点Pに接する直線の傾
きLd’1を、d軸電流がid1の時のd軸インダクタ
ンスとして出力する。Ld記憶手段13は、d軸インダ
クタンス計算手段または第2d軸インダクタンス計算手
段11出力の各d軸電流に対応するd軸インダクタンス
Ldを記憶する。
期電動機1のインダクタンス値Lqが記憶されていない
場合は、これを記憶する必要があり、その時には、スイ
ッチ4はq軸電圧印加手段8出力の電圧を選択して永久
磁石形同期電動機1にこの電圧を印加する。q軸電圧印
加手段8は、永久磁石形同期電動機1の永久磁石と垂直
な方向に交流電圧を印加する。q軸磁束演算手段10
は、q軸電圧印加手段8出力の電圧を時間積分して磁束
ψqを演算する。q軸電流検出手段6は、永久磁石形同
期電動機1の永久磁石と垂直な電流成分であるq軸電流
iqを検出する。q軸インダクタンス計算手段または第
2q軸インダクタンス計算手段12は、q軸磁束演算手
段10出力のψqを縦軸にとり、q軸電流検出手段6出
力のiqを横軸にとって、d軸インダクタンス計算手段
または第2d軸インダクタンス計算手段11と同様にし
て、各q軸電流iqに対応したq軸インダクタンスLq
を求めて出力する。Lq記憶手段14は、q軸インダク
タンス計算手段または第2q軸インダクタンス計算手段
12出力の各q軸電流に対応するq軸インダクタンスL
qを記憶する。本発明でいうd軸電圧印加手段7やq軸
電圧印加手段8の出力交流電圧は、直流分を含んでいな
ければ特に制限はなく、正弦波のみならず矩形波やPW
M波形でもよい。
の電流の大きさに対応するインダクタンスを計測し、記
憶することができるので、電流の大きさによってインダ
クタンス値が大きく変化する永久磁石形同期電動機の場
合でも、通常運転時に各軸の電流に応じた適切なインダ
クタンス値を用いることができ、正確なトルク制御が可
能となって大いに有用である。
ンダクタンス計算手段においてインダクタンス値を求め
る方法を示した図である。
インダクタンス計算手段 12・・・q軸インダクタンス計算手段または第2q軸
インダクタンス計算手段 13・・・Ld記憶手段 14・・・Lq記憶手段
Claims (3)
- 【請求項1】 永久磁石形同期電動機の制御装置におい
て、前記電動機に通常運転電圧を印加する通常運転電圧
印加手段と、前記電動機の永久磁石と平行な方向に交流
電圧を印加するd軸電圧印加手段と、前記電動機の永久
磁石と垂直な方向に交流電圧を印加するq軸電圧印加手
段と、前記各手段出力を切り替えるスイッチを有し、前
記電動機の永久磁石と平行な電流成分であるd軸電流を
検出するd軸電流検出手段と、前記d軸電圧印加手段で
印加された交流電圧を時間積分して磁束を演算するd軸
磁束演算手段を有し、このd軸磁束演算手段出力と前記
d軸電流検出手段出力とを入力とし、横軸をd軸電流、
縦軸を磁束として描かれるヒステリシス曲線内の中間を
通る平均曲線を求め、この平均曲線の縦軸にオフセット
を加えて原点を通る第2平均曲線を求め、各d軸電流に
対するこの第2平均曲線上の点と原点とを結ぶ直線の傾
きを各d軸電流におけるd軸インダクタンスとするd軸
インダクタンス計算手段と、このd軸インダクタンス計
算手段出力に応じてd軸インダクタンスを記憶するLd
記憶手段と、前記電動機の永久磁石と垂直な電流成分で
あるq軸電流を検出するq軸電流検出手段と、前記q軸
電圧印加手段で印加された交流電圧を時間積分して磁束
を演算するq軸磁束演算手段を有し、このq軸磁束演算
手段出力と前記q軸電流検出手段出力とを入力とし、横
軸をq軸電流、縦軸を磁束として描かれるヒステリシス
曲線内の中間を通る平均曲線を求め、この平均曲線の縦
軸にオフセットを加えて原点を通る第2平均曲線を求
め、各q軸電流に対するこの第2平均曲線上の点と原点
とを結ぶ直線の傾きを各q軸電流におけるq軸インダク
タンスとするq軸インダクタンス計算手段と、このq軸
インダクタンス計算手段出力に応じてq軸インダクタン
ス値を記憶するLq記憶手段を有し、かつ、このLq記
憶手段出力及び前記Ld記憶手段出力とを前記通常運転
電圧印加手段へ接続したことを特徴とする前記永久磁石
形同期電動機の制御装置。 - 【請求項2】 前記d軸電流検出手段出力のd軸電流と
前記d軸磁束演算手段出力の磁束とを入力とし、横軸を
このd軸電流、縦軸を磁束として描かれるヒステリシス
曲線内の中間を通る平均曲線を求め、この平均曲線の縦
軸にオフセットを加えて原点を通る第2平均曲線を求
め、各d軸電流におけるこの第2平均曲線の接線の傾き
を各d軸電流におけるd軸インダクタンスとする第2d
軸インダクタンス計算手段を有する請求項1記載の永久
磁石形同期電動機の制御装置。 - 【請求項3】 前記q軸電流検出手段出力のq軸電流と
前記q軸磁束演算手段出力の磁束とを入力とし、横軸を
このq軸電流、縦軸を磁束として描かれるヒステリシス
曲線内の中間を通る平均曲線を求め、この平均曲線の縦
軸にオフセットを加えて原点を通る第2平均曲線を求
め、各q軸電流におけるこの第2平均曲線の接線の傾き
を各q軸電流におけるq軸インダクタンスとする第2q
軸インダクタンス計算手段を有する請求項3記載の永久
磁石形同期電動機の制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24682599A JP3468459B2 (ja) | 1999-09-01 | 1999-09-01 | 永久磁石形同期電動機の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24682599A JP3468459B2 (ja) | 1999-09-01 | 1999-09-01 | 永久磁石形同期電動機の制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001069782A JP2001069782A (ja) | 2001-03-16 |
JP3468459B2 true JP3468459B2 (ja) | 2003-11-17 |
Family
ID=17154264
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24682599A Expired - Lifetime JP3468459B2 (ja) | 1999-09-01 | 1999-09-01 | 永久磁石形同期電動機の制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3468459B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7800337B2 (en) | 2007-01-29 | 2010-09-21 | Mitsubishi Electric Corporation | Control apparatus for AC rotary machine and method for measuring electrical constant of AC rotary machine using the control apparatus |
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JP2008086129A (ja) | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Hitachi Ltd | 交流電動機の制御装置および定数測定装置 |
JP5223109B2 (ja) * | 2008-08-06 | 2013-06-26 | 富士電機株式会社 | 永久磁石形同期電動機の制御装置 |
JP5523584B2 (ja) | 2010-12-06 | 2014-06-18 | 三菱電機株式会社 | 同期電動機のインダクタンス測定装置及び測定方法 |
JP7081346B2 (ja) | 2018-07-03 | 2022-06-07 | オムロン株式会社 | モータ制御装置 |
-
1999
- 1999-09-01 JP JP24682599A patent/JP3468459B2/ja not_active Expired - Lifetime
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